基于RFID的渣土車工地監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)

沈偉

（南通大學(xué)，南通　226019）

基于RFID的渣土車工地監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)

沈偉

（南通大學(xué)，南通226019）

建筑工地渣土車管理一直是城市建設(shè)中一大難題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為渣土車管理高效化提供技術(shù)支撐。設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式渣土車工地監(jiān)控裝置，采用基于ARM內(nèi)核的STM32f103RBT6作為主控制芯片，利用RFID標(biāo)識(shí)車輛信息，結(jié)合視頻監(jiān)控技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，對(duì)工地渣土車進(jìn)行集中智能化管理。

RFID；渣土車；STM32

0　引言

城市基礎(chǔ)建設(shè)中產(chǎn)生的建筑垃圾都需要大馬力載貨自卸式渣土車的運(yùn)輸，在提高效率的同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境污染、安全等諸多問(wèn)題，例如車容車貌不潔，車輛分散不易管理，不按規(guī)定時(shí)間、線路行駛，亂倒私卸，沿途拋灑，野蠻超速行駛等問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用以前，車輛管理只能依托于手工記錄的方式，由專門的工作人員負(fù)責(zé)車輛信息的收集和行駛監(jiān)督，手工記錄，效率低下，信息分散，無(wú)法及時(shí)溝通，影響車輛管理工作的一致性和整體性［1］。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為渣土車輛的管理高效化提供了技術(shù)支撐。綜合運(yùn)用射頻識(shí)別技術(shù)，視頻技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)渣土車的集中智能化監(jiān)控管理，有效提高監(jiān)管部門的效率，促進(jìn)城市建設(shè)的和諧發(fā)展。

1　渣土車工地監(jiān)控流程

本文設(shè)計(jì)一個(gè)渣土車工地監(jiān)控裝置，對(duì)渣土車輛的出場(chǎng)過(guò)程，清洗過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控［2］。車輛進(jìn)場(chǎng)時(shí)，渣土車輛用中遠(yuǎn)距離的RFID卡號(hào)進(jìn)行身份識(shí)別，同時(shí)觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行圖像抓拍。若是未識(shí)別到卡或是卡無(wú)效，由地感線圈觸發(fā)攝像機(jī)進(jìn)行圖像抓拍，上傳抓拍圖像，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，便于事后追查責(zé)任。車輛進(jìn)場(chǎng)后需進(jìn)行車輛清洗，通過(guò)在清洗裝置的出入口檢測(cè)地感線圈信號(hào)和車輛RFID信號(hào)來(lái)判斷車輛是否進(jìn)行清洗；土方作業(yè)后車輛出場(chǎng)，經(jīng)由地磅稱重檢測(cè)合格后放行。車輛在工地行駛?cè)痰纳漕l信息和圖像信息利用LAN網(wǎng)絡(luò)傳送給上位機(jī)，上位機(jī)對(duì)這些車輛信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)信息保存。渣土車工地監(jiān)控流程如圖1所示。

圖1　渣土車工地監(jiān)控流程

2　硬件設(shè)計(jì)

裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由主控單元、射頻識(shí)別單元、車輛感應(yīng)單元、超載檢測(cè)單元以及視頻監(jiān)控抓拍單元組成。

圖2　系統(tǒng)硬件框圖

主控單元選用高性能的STM32f103RBT6作為主處理器，STM32F103系列微處理器是基于ARMv7-M體系結(jié)構(gòu)的32位標(biāo)準(zhǔn)RISC（精簡(jiǎn)指令集）處理器，提供很高的代碼效率，在通常8位和16位系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間上發(fā)揮了ARM內(nèi)核的高性能。該系列微處理器工作頻率為72MHz，內(nèi)置高達(dá)128K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器。

地感車輛檢測(cè)單元和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通過(guò)I/O口與MCU相連；超載檢測(cè)單元和射頻識(shí)別單元通過(guò)RS-232與MCU相連；上位機(jī)經(jīng)過(guò)周立功ZNE-100 RJ-45轉(zhuǎn)RS-232模塊與MCU相連。

圖3　RFID讀寫器框圖

射頻收發(fā)模塊分為射頻電路部分以及單片機(jī)電路部分，如圖3所示。射頻芯片采用奧地利微電子公司的AS3992射頻芯片，AS3992芯片具有體積小，功耗低，多頻段兼容，同時(shí)支持EPC Gen2以及ISO 18000-6A/6B通信協(xié)議等諸多特點(diǎn)。采用C8051F340單片機(jī)的控制AS3992芯片的時(shí)序，如圖4所示。車輛感應(yīng)模塊選用PD132地感車輛檢測(cè)器，攝像部分選用深圳浩景NV201E型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。上位機(jī)軟件基于.NET平臺(tái)進(jìn)行編寫。

圖4　AS3992讀取數(shù)據(jù)時(shí)序圖

3　軟件設(shè)計(jì)

在車輛進(jìn)場(chǎng)時(shí)，由地感車輛檢測(cè)器檢測(cè)到有車輛駛?cè)?，主控單元觸發(fā)RFID單元對(duì)車載標(biāo)簽進(jìn)行讀取感知。車輛信息封裝后發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器［3］。服務(wù)器接收到前端信息后，通過(guò)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)識(shí)別車輛信圖息。對(duì)于錯(cuò)誤信息的進(jìn)行報(bào)警。具體流程圖如圖5。

圖5　主程序框圖

3.1RFID防碰撞算法

多標(biāo)簽讀取時(shí)，首先使用gen2SelectForTag（）選擇射頻場(chǎng)內(nèi)的標(biāo)簽群，之后通過(guò)含有Q值參數(shù)的gen2QueryStandard（）命令對(duì)標(biāo)簽群?jiǎn)?dòng)一個(gè)盤存周期，之后不斷發(fā)送QueryRep（）命令和ACK（）命令對(duì)標(biāo)簽槽計(jì)數(shù)器減值并進(jìn)行識(shí)別，正確唯一識(shí)別的標(biāo)簽序列號(hào)被記錄在存儲(chǔ)器中。為了識(shí)別全部標(biāo)簽，QueryRep（）命令和ACK（）命令需要重復(fù)執(zhí)行N=2Q-1次，即把所有Q值產(chǎn)生的可能的時(shí)隙都要?dú)v遍。在這個(gè)流程中，讀寫器需要根據(jù)每一輪搜索中標(biāo)簽的回波情況自動(dòng)調(diào)整Q值大小。

3.2RFID通信命令格式

主機(jī)與AS399x讀寫模塊的通信模式是主動(dòng)式，即由主機(jī)向RFID讀寫器/模塊發(fā)出命令，讀寫器/模塊執(zhí)行完該命令后將相關(guān)的結(jié)果或數(shù)據(jù)返回到主機(jī)中。主機(jī)與RFID讀寫模塊之間的通信數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位來(lái)傳送的。每條命令由多個(gè)字節(jié)組成。主機(jī)向AS399x讀寫模塊發(fā)送的命令與讀寫器返回的數(shù)據(jù)格式是相同的：命令體包括：命令碼+命令字節(jié)長(zhǎng)度+命令數(shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)的命令碼是對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)命令碼的回答［4］。如表1，2所示。

以輪詢命令為例：

表1　查詢數(shù)據(jù)格式

表2　返回?cái)?shù)據(jù)格式

例子：

發(fā)送：31 03 01

32 12 01 0E 34 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 23表示識(shí)別到

標(biāo)簽，EPC：01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 23 3.3服務(wù)器接收照片子程序的設(shè)計(jì)

接收照片的服務(wù)器基于Windows操作系統(tǒng)，采用C#語(yǔ)言編寫。注意：接收?qǐng)D片成功后，程序必須輸出“upload-ok”通知前端設(shè)備照片上傳成功。由于篇幅有限，下面給出圖片上傳代碼如下：

if（upfile.PostedFile.ContentLength＞0）

｛

string strSaveDir="./"；

string strName=upfile.PostedFile.FileName；

int intExt=strName.LastIndexOf（"."）；

智慧商圈系統(tǒng)在城市大中型商圈中的應(yīng)用率較高，一方面可提升客戶對(duì)商圈的整體購(gòu)物服務(wù)體驗(yàn)，另一方面可提升商圈的管理水平和決策能力。該系統(tǒng)目前正在上海人民廣場(chǎng)地下廣場(chǎng)(迪美廣場(chǎng)、香港名店街)試用。通過(guò)全天候的客流量統(tǒng)計(jì)分析，了解商圈內(nèi)的客流動(dòng)向、集中區(qū)域和逗留時(shí)間，形成按日期、按時(shí)間段的客流分析報(bào)告，為商圈的整體布局和客流引導(dǎo)、客戶轉(zhuǎn)化率及銷售量最大化提供參考。圖7為上海香港名店街各時(shí)間段各商鋪的客流量變化曲線,圖8為該商圈試用的APP界面。

string strExt=strName.Substring（intExt）；

if（strExt！=".jpg"&&strExt！=".gif"）

｛

labelUpResult.Text="wrong file type"；

labelFileName.Text=""；

labelFileExt.Text=""；

labelFileSize.Text=""；

｝

else

｛

intExt=strName.LastIndexOf（"/"）；

string strBaseName；

if（intExt！=0）

strBaseName=strName.Substring（intExt）；

else

strBaseName=strName；

upfile.PostedFile.SaveAs（Server.MapPath（strSaveDir+ strBaseName）；

圖6　圖像抓拍界面

4　結(jié)語(yǔ)

本裝置利用射頻識(shí)別技術(shù)、視頻技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)綜合對(duì)工地渣土車輛進(jìn)行感知、記錄。對(duì)渣土車進(jìn)場(chǎng)、清洗、作業(yè)、出場(chǎng)等過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了管理部門的監(jiān)管效率。采用模塊化設(shè)計(jì)，為后期升級(jí)預(yù)留接口。后期可結(jié)合GPS、GPRS技術(shù)，對(duì)渣土車輛道路運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，以達(dá)到對(duì)渣土車輛綜合監(jiān)管的目的。

［1］劉奎，郝偉.三管齊下治理渣土車問(wèn)題［J］.法制與社會(huì)，2011（06）.

［2］張學(xué)鋒.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的渣土車智能監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.軟件產(chǎn)業(yè)與工程，2010（06）.

［3］秦玉，姚振強(qiáng)，危險(xiǎn)品集裝箱狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2008-12.

［4］EPC RFID Tags in Security Applications［M］.University of Washington，2010.

RFID；Sediment Vehicles；STM32

Control Monitor Unit of Sediment Vehicles Based on RFID

SHEN Wei
（Nantong University，Nantong 226019）

The management of sediment vehicles in the construction site is always a big problem in the urban construction，and the application of the Internet of things technology provides the technical support to the efficient management of sediment vehicles.Designs an embedded construction site monitoring device of sediment vehicles，STM32f103RBT6 based on ARM is used as a control CPU，and RFID is used to identify the vehicle information.Combined with the video monitoring technology，network communication techniques and database management technology，realizes centralized intelligent management in the management of sediment vehicles in the construction site.

1007-1423（2016）28-0062-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.28.017

沈偉（1988-），男，江蘇南通人，碩士研究生，研究方向?yàn)橹悄芸刂?/p>

2016-08-03

2016-09-30